RNA聚合酶-生物化学与分子生物学
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-16基因表达调控说课讲解
色氨酸操纵子的结构及其关闭机制
A.前导序列的结构特征；B.在Trp低浓度时，核糖体停滞在序列1上，2/3发卡结构形成，转录继续进行； C.在Trp高浓度时，3/4发卡结构和多聚U序列使得转录提前终止
3.转录衰减的机制 ①色氨酸的浓度较低时，前导肽的翻译因色氨酸量的不足而停滞在第10/11的色氨酸密码子 部位，核糖体结合在序列1上，因此前导mRNA倾向于形成2/3发夹结构，转录继续进行； ②色氨酸的浓度较高时，前导肽的翻译顺利完成，核糖体可以前进到序列2，因此发夹结构 在序列3和序列4形成，连同其下游的多聚U使得转录中途终止，表现出转录的衰减。
3.真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表 达调控的层次。
4.原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子mRNA使得几个功能相关的基因自然协调 控制；而真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子 （monocistron），许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同亚基也将涉及多个基因的 协调表达。
1.原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的
2.操纵子（operon）：由结构基因、调控序列和调节基因组成 ①结构基因：包括数个功能上有关联的基因，它们串联排列，共同构成编码区。这些结 构基因共用一个启动子和一个转录终止信号序列，因此转录合成时仅产生一条mRNA长 链，为几种不同的蛋白质编码。这样的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息，被称 为多顺反子（polycistron）mRNA。
5种E.coli 启动子的共有序列
b. 操纵元件：是一段能被特异的阻遏蛋白识别和结合的DNA序列。 ③调节基因（regulatory gene）：编码能够与操纵序列结合的阻遏蛋白
生物化学与分子生物学实验：实验十 聚合酶链式反应(PCR)及酶切鉴定转化产物
2.9 变性温度和时间
模板DNA充分变性是PCR顺利进行的前提。
在PCR扩增开始的第一次变性时， 应给予足够的时间 和温度，使基因组DNA充分变性。
对于扩增哺乳动物基因组中单拷贝序列，模板DNA的 加入量一般为0.2-2μg。
对于质粒DNA模板只需要20ng。模板量过多，会增加 非特异性扩增机会。
2.7 Mg2+浓度：
Mg2+是维持Taq DNA聚合酶活性所必需的，还影响 DNA的Tm值、产物的特异性及引物二聚体的形成
Mg2+浓度过低时，酶活性显著降低，使产量降低； 过高时，易生成非特异性扩增产物。
产量降低，过高则导致非特异性扩增。
2.5 耐热DNA聚合酶
通常Taq DNA聚合酶用量为0.5-5U/100μl，酶量过
大会导致非特异产物的增加；
传统使用的Taq DNA聚合酶的一个致命缺点是不具
备 3′→5′校正外切酶活性，错配率高。
大约每聚合9000个核苷酸发生一次错误掺入，经过 约 20 个 循 环 后 ， 扩 增 产 物 中 随 机 突 变 率 大 致 为 1/400-1/900，
目前，限制性内切酶被广泛运用于基因分子克隆技术 中，是体外剪切DNA 片段的主要工具。
由于外源DNA 片段插入质粒中，是在两个限制性内切 酶酶切位点中进行的，因此，可以使用单酶切或双酶 切手段对转化筛选得到的重组子进行鉴定。
三、实验材料
微量移液器，硅烷化的PCR管，PCR仪，琼脂 糖凝胶电泳所需设备，台式离心机，凝胶 成像仪，制冰机以及塑料离心管、枪头等。
生物化学与分子生物学题库
1、DNA复制过程中，负责解开双螺旋结构的是哪种酶？A. DNA聚合酶B. DNA解旋酶C. RNA聚合酶D. 拓扑异构酶（答案：B）2、下列哪个过程不是发生在转录过程中的？A. DNA双链的解开B. RNA链的合成C. 核糖体的组装D. 碱基互补配对（答案：C）3、在蛋白质合成过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子之间是如何配对的？A. A-U，G-C，且遵循Wobble规则B. A-G，U-C，完全互补C. A-U，G-C，完全互补D. A-A，U-U，非特异性结合（答案：A）4、下列哪个分子不是生物体内的第二信使？A. cAMP（环磷酸腺苷）B. cGMP（环磷酸鸟苷）C. IP3（三磷酸肌醇）D. ATP（三磷酸腺苷）（答案：D）5、在糖酵解途径中，哪个步骤产生了NADH（还原型辅酶I）？A. 葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸B. 果糖-6-磷酸转化为果糖-1,6-二磷酸C. 甘油醛-3-磷酸氧化为1,3-二磷酸甘油酸D. 磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸（答案：C）6、下列哪种酶在脂肪酸合成中起到关键作用？A. 乙酰辅酶A羧化酶B. 脂肪酸氧化酶C. 琥珀酸脱氢酶D. 柠檬酸合酶（答案：A）7、在蛋白质折叠过程中，哪种相互作用起着主要作用？A. 离子键B. 疏水相互作用C. 氢键D. 范德华力（答案：B）8、下列哪个过程描述了基因表达调控的一个关键步骤？A. DNA甲基化影响转录因子结合B. RNA剪接改变蛋白质氨基酸序列C. 蛋白质翻译后修饰影响酶活性D. 染色体复制增加基因拷贝数（答案：A）。
生物化学与分子生物学重点
第一章 核酸的结构与功能1、种类：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。
核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。
2、核酸的分子组成：基本组成单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。
戊糖：DNA分子的核苷酸的糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。
3、核酸的一级结构核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，4、 DNA的二级结构DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。
双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点： a.DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm。
每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。
螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重要。
5、RNA的空间结构与功能mRNA:1. 真核生物mRNA的5'-端有特殊帽结构2. 真核生物mRNA的3'-末端有多聚腺苷酸尾3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列tRNA：1、3′末端为—CCA-OH 2、含10～20% 稀有碱基3、其二级结构呈“三叶草形”4. tRNA的反密码子能够识别mRNA密码子rRNA：rRNA的结构为花状，rRNA 与核糖体蛋白结合组成核糖体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。
rRNA单独存在不执行其功能。
tRNA功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。
6、核酸的理化性质在某些理化因素作用下，如加热，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为变性。
生物化学与分子生物学实验技术
生物化学与分子生物学实验技术生物化学与分子生物学实验技术是现代生命科学中不可或缺的一部分。
随着科技的不断发展和生物学研究的深入，生物化学与分子生物学实验技术也不断更新和发展。
在这篇文章中，我们将分步骤介绍一些常见的生物化学与分子生物学实验技术，并探讨它们在研究中的意义。
一、DNA/RNA提取技术DNA/RNA提取技术是生物化学和分子生物学领域中最基础的实验之一。
主要用于分离和纯化DNA或RNA分子，从而进行下一步的生物学或分子生物学研究。
常用的提取方法有酚/氯仿浸提法、离心柱法等。
其中，酚/氯仿浸提法是最传统的技术，通过一系列的浸提、离心、洗涤和溶解步骤，最终得到DNA或RNA样品。
离心柱法则是一种更快捷、更方便的方法，通过离心柱的吸附剂将DNA或RNA样品捕捉下来，避免了复杂的萃取过程。
二、PCR技术PCR技术是当前分子生物学中最重要的实验技术之一。
PCR全称为“聚合酶链式反应”，是一种用于体外扩增DNA序列的方法。
PCR技术不仅可以扩增任意DNA序列，而且还可以扩增极少量的模板DNA，是分子生物学诸多实验中不可或缺的步骤之一。
PCR技术的原理是：在加入模板DNA、引物、聚合酶和缓冲液的情况下，通过温度的周期性变化，使反应液的DNA序列不断的复制出来，形成大量的DNA片段。
这些片段可以用于多种研究，如序列分析、基因突变分析等。
三、蛋白质电泳分离技术蛋白质电泳分离技术是分析蛋白质的工具之一。
该技术是利用蛋白胶的特性，将蛋白质分子进行分离。
它主要分为两种：SDS-PAGE和Native PAGE。
其中，SDS-PAGE是将蛋白质分子加入SDS缓冲液（浓度达到2%），使蛋白质负电荷，从而使蛋白质按照分子量大小进行迁移。
Native PAGE则是使用非变性缓冲液，不改变蛋白质的构象状态。
与SDS-PAGE不同的是，Native PAGE是按照蛋白质的电荷和形状特性进行分离的。
四、蛋白质免疫印迹技术蛋白质免疫印迹技术是一种用于检测蛋白质表达、定量和亚细胞定位的方法。
《生物化学》-RNA的生物合成
6-9bp
AATXXX...XXXAXX
转录泡 XXXX 3′
′3 XXXXAACTGTXXXX...XXXXATA
XXXX 5′
-35序列
TTAXXX...XXXTXX
σ亚基识别
-10序列
Pribnow框（普里布诺框）
起点+1
2.延伸：σ因子脱落，核心酶继续沿DNA滑动，催化
链的延伸，直到转录终点
2.在真核细胞中，对α-鹅膏蕈碱不敏感的RNA合成是（ ）：
a.r-RNA b.hnRNA c.snRNA d.tRNA
二、RNA的转录过程（以原核生物为例）
RNA转录由起始、延伸、终止三个阶段组成
1.转录起始
启动子：是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA序列。它包括σ亚基的识别部位、RNA聚合酶的紧 密结合部位和转录起点三个部位
临床医学生物化学与分子生物学模拟习题(附参考答案)
临床医学生物化学与分子生物学模拟习题（附参考答案）一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1.RNA聚合酶结合于操纵子的位置是()。
A、阻遏物B、启动子C、诱导物D、阻遏物基因E、结构基因起始区正确答案：B2.蛋白质变性的本质是()。
A、亚基解聚B、空间结构破坏C、肽键断裂D、一级结构破坏正确答案：B3.生物转化中参与氧化反应最重要的酶是()。
A、加双氧酶B、水解酶C、加单氧酶D、胺氧化酶正确答案：C4.下列关于癌基因的叙述,错误的是()。
A、在正常细胞中,癌基因处于静止状态或低表达状态B、处于静止状态或低表达状态的细胞癌基因又被称为原癌基因C、癌基因表达产物与细胞信息传递过程关系密切D、投有癌基因及其表达产物,细胞不能正常生长E、生物的生存依赖于癌基因的大量表达正确答案：E5.可识别分泌蛋白新生肽链N端的物质是()。
A、转肽酶B、信号肽识别颗粒C、GTP酶D、RNA酶E、mRNA的聚A尾部正确答案：B6.氮杂丝氨酸干扰核苷酸合成是因为它的结构类似于()。
A、天冬酰胺B、丝氨酸C、天冬氨酸D、甘氨酸E、谷氨酰胺正确答案：E7.蛋白质的三级结构取决于()。
A、亚基的多少B、二硫键数目C、环境条件D、一级结构正确答案：D8.一个tRNA的反密码为5′UGC3′,它可识别的密码是()。
A、5′GCA3′B、5′ACG3′C、5′GCU3′D、5′GGC3′正确答案：A9.在无氧条件下,丙酮酸还原为乳酸的生理意义是()。
A、防止丙酮酸的堆积B、产生的乳酸通过TCA循环彻底氧化C、为糖异生提供原料D、生成NAD以利于3-磷酸甘油醛脱氢酶所催化的反应持续进行正确答案：D10.识别转录起点的是()。
A、ρ因子B、核心酶C、RNA聚合酶的α因子D、RNA聚合酶的β因子E、RNA聚合酶的σ因子正确答案：E11.血糖降低时,脑仍能摄取葡萄糖而肝不能是因为()。
A、葡萄糖激酶具有特异性B、脑细胞膜葡萄糖载体易将葡萄糖转运入细胞C、肝葡萄糖激酶的Km值低D、脑己糖激酶的Km值低E、血脑屏障在血糖低时不起作用正确答案：D12.原核生物与真核生物核糖体上都有()。
rna聚合酶名词解释生物化学
RNA聚合酶，又称核糖核酸聚合酶，是一种生物化学酶，其功能是在细胞内参与RNA分子的合成过程。
作为生物体内重要的一环，RNA 聚合酶在生物化学过程中发挥着重要作用。
下面将从多个方面解释RNA聚合酶的相关知识，帮助读者更好地了解这一重要的酶类。
一、RNA聚合酶的结构RNA聚合酶是一个由多个蛋白质组成的复合酶，其结构复杂而严谨。
在细胞内，RNA聚合酶的结构通常包括核心酶和辅助因子，这些成分共同协作，完成RNA合成的过程。
核心酶含有多个亚基，每个亚基都承担着不同的功能，比如DNA识别、RNA链合成等。
而辅助因子则能提高RNA聚合酶的催化效率，保证RNA的合成能够高效地进行。
二、RNA聚合酶的功能RNA聚合酶在生物体内具有多种功能，主要包括转录RNA、修复DNA、RNA剪接等。
其中，转录RNA是RNA聚合酶最为重要的功能之一，它通过将DNA模板上的信息转录为RNA，推动了细胞内基因的表达。
RNA聚合酶还能够在DNA损伤时进行修复，保护细胞免受外界环境的损害。
在RNA剪接过程中，RNA聚合酶也扮演着重要角色，确保RNA能够准确地拼接成成熟的mRNA分子。
三、RNA聚合酶的催化作用RNA聚合酶能够催化RNA的合成过程，其催化机制一般包括亲核攻击、解链酶活性和RNA链延伸三个步骤。
RNA聚合酶通过亲核攻击，将核苷酸单元按照DNA模板合成RNA链。
随后，解链酶活性协助RNA链的延伸，确保合成RNA链的顺利进行。
RNA聚合酶能够将RNA链延伸至所需长度，完成整个催化过程。
四、RNA聚合酶的重要性RNA聚合酶在生物体内的重要性不言而喻。
作为转录的关键酶类，RNA聚合酶直接参与了生物体内基因的表达和调控。
RNA聚合酶在RNA修复和剪接等方面也发挥着不可或缺的作用，保护细胞免受损害。
可以说，没有RNA聚合酶，生物体内的基因表达和遗传信息的传递将无法进行。
五、RNA聚合酶的研究进展随着科学技术的不断发展，对RNA聚合酶的研究也在不断深入。
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TTTACA TTTACA
目录
寡核苷酸杂交分析 SNP和等位基因特 异寡核苷酸杂交
目录
DNA芯片检测的差异表达谱
目录
*基因组学与肿瘤病因学
*基因组学与流行病病因学 *基因组学与医学伦理、法律和社 会问题
目录
三、基因表达的时间性及空间性
（一）时间特异性
按功能需要，某一特定基因的表达严格按
特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间
目录
*基因病的概念
以基因组学为基础，从疾病和健康的角 度考虑，人类疾病大多直接或间接地与基因
相关，故有“基因病”概念产生。根据这一
概念，人类疾病大致分为三类：
（一）单基因病
（二）多基因病
（三）获得性基因病
目录
*疾病相关基因的鉴定
（一）检测人类基因变异或突变 （二）疾病时基因组差异表达分析 （三）染色体制图定位及疾病相关基因克隆
别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基
因表达(constitutive gene expression)。
目录
（二）诱导和阻遏表达
在特定环境信号刺激下，相应的基因被激 活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导 基因。 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程， 称为诱导(induction)。 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种 基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平 降低的过程称为阻遏(repression)。
目录
四、基因表达的方式
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：
（一）组成性表达
某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持 续表达，通常被称为 管家基因 (housekeeping
gene)。
目录
无论表达水平高低，管家基因较少受环境 因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数
或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区
Gene Structure and Expression
目录
第一节 基因与人类基因组计划
Gene and Human genome project, HGP
目录
一、基因组及表达的概念
* 基因组(genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或 整套基因。 * 基因表达(gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学 功能的蛋白质分子的过程。
（三）实验性设计基因功能
（四）描述基因表达模式
目录
功能基因组学研究策略及主要内容
目录
*比较基因组学
比较基因组学(comparative genomics)涉及 比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每 个基因组的功能和进化关系。
目录
二.基因组学与医学关系
The Relation between Genomics and Medicine
（一）适应环境、维持生长和增殖
（二）维持个体发育与分化
目录
五、基因表达调控的基本原理
（一）基因表达的多级调控
基因 激活
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰
蛋白质降解等
目录
（二）基因转录激活调节基本要素
基因表达的调节与基因的结构、性 质，生物个体或细胞所处的内、外环境，
以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。
因组结构及功能。
目录
基因组学包括3个不同的亚领域 结构基因组学(structural genomics)
功能基因组学(functional genomics)
比较基因组学(comparative genomics) 基因组学概念
目录
*结构基因组学
• 结 构 基 因 组 学 (structural genomics) 是 通 过 HGP的实施来完成的。 • HGP 的内容就是制作高分辨率的人类遗传图 和物理图，最终完成人类和其它重要模式生物 全部基因组 DNA 序列测定，因此 HGP 属于结 构基因组学范畴。
1. 特异DNA序列和调节蛋白质
目录
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter) 其他调节序列 编码序列
操纵序列 (operator)
蛋白质因子
特异DNA序列
目录
1) 启动序列 -35区 trp
tRNATyr
是RNA聚合酶结合并启动转录 的特异DNA序列。 -10区
N17
传病研究的发端。
目录
*功能基因组学
• 完成一个生物体全部基因组测序后即进入
后基因组测序阶段——详尽分析序列，描
述基因组所有基因的功能，包括研究基因
的表达及其调控模式，这就是功能基因组
学（functional genomics）。
目录
主要具体内容包括以下方面
（一）鉴定DNA序列中的基因
（二）同源搜索设计基因功能
目录
HGP包括以下研究内容
（一）物理制图 （二）遗传制图 （三）基因组DNA序列测定 （四）创建计算机分析管理系统
目录
HGP主要任务及内容
目录
• 通过HGP获得的广泛基因组信息组成了结构
基因组学的基本内容，是开展功能基因组学的
研究的基础；同时为详尽研究每一个单基因遗
传病提供“平台”，并将成为复杂的多基因遗
特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶
段特异性(stage specificity)。
目录
（二）空间特异性
在个体生长全过程，某种基因产物在个体 按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的
空间特异性(spatial specificity)。
基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性 (cell or tissue specificity)。
基因表达是受调控的
目录
基
因
组
学
Genomics
目录
基因组学概念及范畴
基因组(genome)
泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部
遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色
体（单倍体）DNA。 基因组学(genomics) 就是发展和应用DNA制图、测序新技术以 及计算机程序，分析生命体（包括人类）全部基
目录
在一定机制控制下，功能上相关的一组基 因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、
共 同 表 达 ， 即 为 协 调 表 达 (coordinate
expression) ， 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation)。
目录
五、基因表达调控的生物学意义